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从深度参与ITER计划,到聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)建设和中国聚变工程实验堆项目(CFETR)逐步展开,我国核聚变行业近年来发展迅速。核聚变装置的高效运行与其配电网络的可靠性及稳定性密切相关。本论文从托卡马克核聚变装置配网功能需求、稳态性和脉冲性核聚变负荷模型分析及其电压稳定性研究、基于大功率磁体电源负荷的脉冲配电网运行机理等方面探讨了托卡马克核聚变装置变配电网络设计及其运行控制的特殊性,提出了新的分析思路及方向。基于托卡马克核聚变装置变配电网络设计的基本框架及理论基础,总结归纳了 4类主要负荷,分别依据其容量及其性质确定对应配电网络配置。针对托卡马克核聚变装置变配电系统的功能性需求展开分析,确定了托卡马克核聚变装置变配电网络的基本拓扑结构,提出了基于各类计算包括潮流计算、短路计算、稳定计算和冲击性负荷验算确定配网结构设计合理性及有效性的设计思路。以托卡马克核聚变装置中常规负荷为研究对象,提出了利用单台感应电动机铭牌数据转化为动态机理模型对应参数的辨识方法,并通过典型负荷的计算分析验证了该方法的有效性。利用连续潮流法解析了不同负荷模型对托卡马克核聚变装置配电网络电压静态稳定性分析结果的影响。从机理上分析了系统电压暂态失稳的主要原因,基于时域分析法计算及仿真确定了故障清除时间和母线功率因数是影响电压暂态稳定性能的主要因素。针对托卡马克核聚变装置中磁体电源系统和PSM辅助加热电源系统两类典型脉冲性负荷进行了负荷模型分析,建立了基于微粒群算法磁体电源系统的自恢复冲击负荷模型和PSM辅助加热电源综合负荷模型。通过EAST装置中磁体电源负荷现有数据验证了自恢复冲击负荷模型的准确性,并利用仿真试验结果验证了综合模型的适用性。提出基于出口短路容量的稳定性指标,并以此为依据采取提高稳定性的可行性控制措施,为实时监测聚变装置配网电压稳定性提供理论及可操作性基础。围绕随机性大,功率高且功率因数极低的磁体电源负荷进行了其与配电网络交互时的全面分析,以短路比为参数提出了变流器运行时对配电系统的配置要求,基于量化多变流器间运行影响程度,提出降低各变流器间相互影响解决方案。全面解析变流器配电系统配置对变流器运行工况如换相缺口和谐波电流产生等影响,利用EAST模型验证了现有配电网络与极向场变流器交互制约关系。提出避免谐振过电压和抑制低次谐波放大的配网侧控制策略,对托卡马克核聚变装置配电网络优化设计具有重要意义。从托卡马克核聚变装置功能需求出发,对比了 ITER配电网络设计方案及负荷分析,依据设计流程搭建了 CFETR 220kV变配电网络基本框架,通过相关稳定性计算从理论上确定配电网络的基本参数,并基于ETAP12.6.0仿真软件的潮流及短路计算校验了负荷分配及无功补偿方案的可行性。